JP2005069528A - Heat accumulation type heating system, and control method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電気ヒータと、その電気ヒータにより加熱されて蓄熱する蓄熱材と、を備えた蓄熱式暖房システム及びその制御方法に関する。 The present invention relates to a heat storage heating system including an electric heater and a heat storage material that stores heat by being heated by the electric heater and a control method thereof.
蓄熱式床暖房システムは、一般的に、電気ヒータ、蓄熱構造床(蓄熱材)、床温度を測定するための温度センサ、及び、タイマー機能を有する通電制御部を有しており、電気料金の安い深夜電力を使って電気ヒータに通電して蓄熱材に蓄熱しておき、日中に放熱して部屋を暖めるものである。 A heat storage type floor heating system generally includes an electric heater, a heat storage structure floor (heat storage material), a temperature sensor for measuring the floor temperature, and an energization control unit having a timer function. Electricity is passed through an electric heater using cheap midnight power to store heat in the heat storage material, and heat is released during the day to warm the room.
例えば、特許文献1には、蓄熱式電気床暖房システムの非通電時間の総和を算出し、その後の蓄熱運転において、算出された非通電時間の総和に基づいて定まる所定時間だけ蓄熱運転開始時刻を遅らせることが開示されている。そして、これによれば、蓄熱式電気床暖房システムの温度を設定温度になるように蓄熱運転を行うに当たって、蓄熱運転開始時刻を正確に設定することができると記載されている。 For example, Patent Document 1 calculates the sum of the non-energization times of the regenerative electric floor heating system, and in the subsequent heat storage operation, the heat storage operation start time is set for a predetermined time determined based on the calculated sum of the non-energization times. It is disclosed to delay. And according to this, when performing a thermal storage operation so that the temperature of the thermal storage type electric floor heating system becomes a set temperature, it is described that the thermal storage operation start time can be set accurately.
特許文献2には、蓄熱運転時間の初期から蓄熱運転開始時刻までにおける床下温度と設定床下温度とを比較し、蓄熱運転開始時刻前に床下温度が設定床下温度にまで低下した場合に、床下温度の温度勾配から床下温度が設定床下温度と等しくなる時刻を予測し、予測時刻から蓄熱運転開始時刻までの時間に対応する時間だけ蓄熱運転開始時刻を早めることが開示されている。そして、これによれば、蓄熱式電気床暖房システムの温度を設定温度になるように蓄熱運転を行うに当たって、蓄熱運転開始時刻を放熱量に合わせて正確に設定することができると記載されている。 Patent Document 2 compares the underfloor temperature and the set underfloor temperature from the beginning of the heat storage operation time to the start of the heat storage operation, and when the underfloor temperature has decreased to the set underfloor temperature before the heat storage operation start time, It is disclosed that the time at which the underfloor temperature becomes equal to the set underfloor temperature is predicted from the temperature gradient, and the heat storage operation start time is advanced by a time corresponding to the time from the predicted time to the heat storage operation start time. And according to this, when performing the heat storage operation so that the temperature of the heat storage type electric floor heating system becomes the set temperature, it is described that the heat storage operation start time can be accurately set according to the heat radiation amount. .
ところで、深夜電力が安価であるとはいえ、無駄な電力の消費を極力控えて効率的に蓄熱式床暖房システムを運転することが望まれる。理想的には、深夜電力供給時間帯において、翌日に必要な熱量を深夜電力供給時間が終了する時点でちょうど蓄熱終了するのがよい。 By the way, even though midnight power is inexpensive, it is desired to operate the regenerative floor heating system efficiently while avoiding unnecessary power consumption as much as possible. Ideally, in the midnight power supply time zone, the heat storage for the amount of heat required for the next day should be completed just when the midnight power supply time ends.
特許文献3には、当日の外気温度若しくは外気温度に対応して推移する部位の当日の温度から翌日の放熱運転に必要な熱量を予測し、この予測に基づいて必要熱量を蓄えるのに要するヒータ通電時間を決定し、あらかじめ定められた蓄熱運転終了時刻から逆算して蓄熱運転開始時刻を求め、蓄熱運転開始時刻を外気温度に応じて可変とすることが開示されている。そして、これによれば、暖房に必要な熱量のみを蓄熱材に蓄熱させ、蓄熱量を暖房時に使い切らせ、蓄熱電気床暖房装置の効率的な運転を可能とすると記載されている。
特許文献3に記載されている技術によれば、過去のデータの平均値を主としてヒータ通電開始時間を予測しているため、外気温度がある程度安定している時期には、最適な蓄熱量を確保することができる。 According to the technique described in Patent Document 3, since the heater energization start time is predicted mainly from the average value of past data, an optimal heat storage amount is ensured when the outside air temperature is stabilized to some extent. can do.
しかしながら、ヒータの通電時に外気温度が急激に変化すると、蓄熱材への蓄熱が不十分或いは過度となる場合がある。例えば、翌日の床暖房のためにある一定量の蓄熱量が必要であるとして所定時にヒータに通電して蓄熱を開始したとする。このときに外気温度が急激に低下した場合、蓄熱材を加熱しても温度が十分に上昇せず、現実に翌日に必要とされる熱量が蓄積されないまま通電時間が終了してしまい、蓄熱不足のために寒いと感じてしまうこととなる。特に、秋から冬、冬から春などの季節の変わり目には、短い周期で気温が変化しながら平均的に大きく変化するが、上記のシステムでは、大きい変化に対応できても、急激な変化に対しては対応できない場合が多い。 However, if the outside air temperature changes suddenly when the heater is energized, heat storage to the heat storage material may be insufficient or excessive. For example, it is assumed that a certain amount of heat storage amount is required for the next day's floor heating and the heater is energized at a predetermined time to start heat storage. If the outside air temperature drops rapidly at this time, even if the heat storage material is heated, the temperature does not rise sufficiently, and the energization time ends without the amount of heat actually required the next day being accumulated, resulting in insufficient heat storage. Because of it, you will feel cold. In particular, at the turn of the season, such as autumn to winter, winter to spring, etc., the temperature changes with a short period on average, but changes greatly on average. There are many cases where this is not possible.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、急激な外気温度の変化があっても蓄熱不足や蓄熱過剰が生じない蓄熱式暖房システム及びその制御方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a regenerative heating system and a control method thereof that do not cause shortage of heat storage or excessive heat storage even when there is a sudden change in outside air temperature. It is to provide.
上記目的を達成する本発明に係る蓄熱式暖房システムは、
電気ヒータと、
上記電気ヒータにより加熱されて蓄熱する蓄熱材と、
上記電気ヒータの通電制御を行う通電制御部と、
を備え、
上記通電制御部は、上記電気ヒータを連続通電したときの上記蓄熱材の経時的な基準昇温パターンを各温度での昇温速度が小さくなるように補正した補正昇温パターンを求め、その補正昇温パターンで該蓄熱材が昇温するように上記電気ヒータへの通電をオンオフ制御する。
The regenerative heating system according to the present invention that achieves the above object is as follows.
An electric heater;
A heat storage material that stores heat by being heated by the electric heater;
An energization control unit that controls energization of the electric heater;
With
The energization control unit obtains a corrected temperature increase pattern obtained by correcting the time-dependent reference temperature increase pattern of the heat storage material when the electric heater is continuously energized so that the temperature increase rate at each temperature is small, and the correction The energization of the electric heater is on / off controlled so that the temperature of the heat storage material is increased according to the temperature increase pattern.
上記の構成によれば、基準昇温パターンに従って蓄熱材を昇温させる場合よりも時間的な余裕を有する。そのため、外気温度に変化がない標準の場合には、電気ヒータがオンオフ制御されて蓄熱材が所定温度になるまで蓄熱がなされる。そして、外気温度が急激に低下した場合には、蓄熱材を補正昇温パターンに従って昇温させるためには、標準の場合よりも多くの熱量が必要となるので、標準の場合よりも電気ヒータのオン時間が長くなり、それによって加熱時間が補われて蓄熱材が所定温度になるまで蓄熱がなされる。また、外気温度が急激に上昇した場合には、蓄熱材を補正昇温パターンに従って昇温させるには、標準の場合ほども熱量を必要としないので、標準の場合よりも電気ヒータのオン時間が短くなり、それによって加熱時間が削られながらも蓄熱材が所定温度になるまで蓄熱がなされる。このように外気温度に急激な低下や上昇が生じても、電気ヒータのオン時間が伸縮することによって蓄熱不足や蓄熱過剰の発生が防止される。 According to said structure, it has a time margin rather than the case where it heats up a thermal storage material according to a reference | standard temperature rising pattern. Therefore, in the case of a standard in which there is no change in the outside air temperature, heat is stored until the electric heater is turned on and off and the heat storage material reaches a predetermined temperature. When the outside air temperature rapidly decreases, in order to increase the temperature of the heat storage material in accordance with the corrected temperature increase pattern, more heat is required than in the standard case. Heat is stored until the on-time is increased, thereby supplementing the heating time and the heat storage material reaches a predetermined temperature. Also, when the outside air temperature rises sharply, it takes less heat than the standard case to raise the temperature of the heat storage material according to the corrected temperature rise pattern. The heat is stored until the heat storage material reaches a predetermined temperature while the heating time is shortened. In this way, even when the outside air temperature suddenly decreases or rises, the on-time of the electric heater expands and contracts, thereby preventing insufficient heat storage and excessive heat storage.
このような蓄熱式暖房システムでは、補正昇温パターンから上記蓄熱材が目標温度に達するまでの時間を予測し、予め定められた蓄熱終了時刻、例えば、深夜電力供給終了時刻からその時間を逆算した時刻より電気ヒータのオンオフ制御を開始するようにすればよい。深夜電力供給開始時刻と共に蓄熱材の蓄熱を開始した場合、深夜電力供給終了時刻前に蓄熱が完了してしまうと、放熱するまでの間に蓄熱を維持するための余計な電力を使用しなければならない。しかしながら、上記のようにすれば、深夜電力供給終了時刻のような予め定められた蓄熱終了時刻に蓄熱が完了することとなるので、かかる余計な電力の消費が防止される。 In such a heat storage type heating system, the time until the heat storage material reaches the target temperature is predicted from the corrected temperature increase pattern, and the time is calculated backward from a predetermined heat storage end time, for example, the midnight power supply end time. The on / off control of the electric heater may be started from the time. When heat storage of the heat storage material is started at the same time as the midnight power supply start time, if the heat storage is completed before the midnight power supply end time, extra power to maintain the heat storage until the heat is released must be used. Don't be. However, with the above configuration, heat storage is completed at a predetermined heat storage end time such as the late-night power supply end time, so that unnecessary power consumption is prevented.
基準昇温パターンのデータを固定のものとするよりは、気候の変化を反映した修正が施されたものとすることが好ましい。しかしながら、日々の蓄熱材への蓄熱は補正昇温パターンに従って行われるため、基準昇温パターンのデータを直接取得することができない。そこで、蓄熱材の過去の実際の昇温パターンから電気ヒータのオフ時の部分及び電気ヒータのオン時の部分のうちオフ時に低下した温度に相当する温度を昇温させる部分を除去して連続させたものを基準昇温パターンとして代用することが考えられる。 Rather than fixing the data of the reference heating pattern, it is preferable to make corrections that reflect changes in the climate. However, since the heat storage to the daily heat storage material is performed according to the corrected temperature increase pattern, the data of the reference temperature increase pattern cannot be directly acquired. Therefore, from the past actual temperature rise pattern of the heat storage material, the portion that raises the temperature corresponding to the temperature decreased at the time of turning off of the portion when the electric heater is turned off and the portion when the electric heater is turned on is removed and continued. It is conceivable to substitute the above as a reference temperature rising pattern.
基準昇温パターンのデータは、単に前日取得したものを用いるというようにしてもよいが、それが特異なデータである場合もあるので、信頼性の高い制御を行うためには、蓄熱材の過去の複数の昇温パターンの平均を基準昇温パターンとすることが好ましい。 The reference temperature rise pattern data may be simply obtained from the previous day, but it may be unique data, so in order to perform highly reliable control, the past of the heat storage material is used. It is preferable that an average of the plurality of temperature rising patterns is a reference temperature rising pattern.
基準昇温パターンから補正昇温パターンへの補正方法は特に限定されるものではなく、種々のものが考えられるが、例えば、基準昇温パターンにおける蓄熱材の各温度での昇温速度に所定の定数又は変数を乗じたものを補正昇温パターンにおける蓄熱材の対応する温度での昇温速度とすることを挙げることができる。 The correction method from the reference temperature increase pattern to the corrected temperature increase pattern is not particularly limited, and various methods are conceivable. For example, a predetermined temperature increase rate at each temperature of the heat storage material in the reference temperature increase pattern is determined. A product obtained by multiplying a constant or a variable can be used as a temperature increase rate at a temperature corresponding to the heat storage material in the corrected temperature increase pattern.
以上のような本発明に係る蓄熱式暖房システムは、典型的には、床暖房用途に用いられる。 The regenerative heating system according to the present invention as described above is typically used for floor heating applications.
以上説明したように、本発明によれば、基準昇温パターンに従って蓄熱材を昇温させる場合よりも時間的な余裕を有するので、外気温度に急激な低下や上昇が生じても、電気ヒータのオン時間が伸縮することによって蓄熱不足や蓄熱過剰の発生を防止することができる。 As described above, according to the present invention, since there is a time margin compared with the case where the temperature of the heat storage material is increased according to the reference temperature increase pattern, even if the outside air temperature is suddenly decreased or increased, the electric heater By expanding and contracting the on-time, it is possible to prevent the occurrence of insufficient heat storage or excessive heat storage.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る蓄熱式床暖房システム10の構成を示す。
FIG. 1 shows a configuration of a regenerative
この蓄熱式床暖房システム10は、電気ヒータ11、蓄熱材12、及び、通電制御部13を備える。この蓄熱式床暖房システム10では、通電制御部13は、電気ヒータ11の通電制御を行う。電気ヒータ11は、通電されることにより蓄熱材12を加熱して蓄熱させる。蓄熱材12は、電気ヒータ11の通電時及び非通電時を問わず、常時、蓄熱された熱を放熱する。そして、このような蓄熱材12の放熱によって床暖房が行われる。なお、蓄熱材12の温度を検知する温度センサ(図示せず)が設けられており、それによって蓄熱材12の温度情報が通電制御部13に常時入力されるようになっている。
The heat storage type
この蓄熱式床暖房システム10によって、例えば、潜熱及び顕熱蓄熱方式の床構造を構成することができる。
For example, a latent heat and sensible heat storage type floor structure can be configured by the heat storage type
図2は、かかる潜熱及び顕熱蓄熱方式の床構造を示す。 FIG. 2 shows such a latent heat and sensible heat storage type floor structure.
この床構造は、コンクリートスラブ21上に断熱材層22、ワイヤメッシュ23が埋設されたモルタル層24が順に積層され、その上に床仕上材25が設けられたものである。そして、断熱材層22とモルタル層24との層間に蓄熱材12が敷設され、その蓄熱材12の上にヒーティングケーブルからなる電気ヒータ11が布線されている。また、コンクリートスラブ21及び断熱材層22を通って設けられた配線14が電気ヒータ11に接続されている。もちろん、この蓄熱式床暖房システム10によって潜熱蓄熱方式の床構造や顕熱蓄熱方式の床構造を構成してもよい。
In this floor structure, a heat insulating
この蓄熱式床暖房システム10は、電気料金の安い深夜電力を使って電気ヒータ11に通電し、それによって蓄熱材12に蓄熱するようにしたものである。その制御は、通電制御部13で行われる。以下にその制御内容について説明する。
The heat storage type
−基準昇温パターン決定ステップ−
電気ヒータ11を連続通電したときの蓄熱材12の経時的な基準昇温パターンを決定する。つまり、電気ヒータ11を連続通電したときの通電時間と蓄熱材12の温度との関係グラフ(以下「温度上昇曲線」という。)を決定する。
-Reference heating pattern determination step-
A reference temperature increase pattern over time of the
このとき、温度上昇曲線として、図3に示すような、例えば、期間毎に固定したものや前日に得られたものを採用してもよい。しかしながら、固定した温度上昇曲線では、異常気候が長期間続いているような場合に対応できず、また、前日に得られた温度上昇曲線では、前日が異常気象の場合に対応できず、制御の信頼性が低くなってしまう虞がある。そのため、信頼性の高い制御を行うためには、過去数日に得られた複数の温度上昇曲線を平均した平均温度上昇曲線を採用することが好ましい。平均温度上昇曲線は以下のようにして得ることができる。 At this time, as the temperature increase curve, as shown in FIG. 3, for example, one fixed for each period or one obtained on the previous day may be adopted. However, the fixed temperature rise curve cannot cope with a case where the abnormal climate continues for a long period of time, and the temperature rise curve obtained on the previous day cannot cope with the case where the previous day is abnormal weather. There is a risk that the reliability is lowered. Therefore, in order to perform highly reliable control, it is preferable to employ an average temperature rise curve obtained by averaging a plurality of temperature rise curves obtained in the past few days. The average temperature rise curve can be obtained as follows.
まず、図4に示すように、図3に示すような温度上昇曲線を29〜45℃の範囲でΔTa-b(=1℃)(a、bは温度、b-a=1℃)毎に分割し、それぞれのΔTa-b(=1℃)の温度範囲について温度上昇曲線を直線近似すると共に温度がΔTa-b(=1℃)上昇するのに要する時間Δta-b(a、bは温度、b-a=1℃)を求める。各温度範囲での昇温速度は直線の傾きのΔTa-b/Δta-bである。例えば、44〜45℃の範囲を例にとると、図5(a)に示すように、ΔT44-45=1℃の温度上昇のためにΔt44-45の時間を要する。従って、この範囲での昇温速度は1/Δt44-45となる。なお、始点となる29℃の時刻が不明であるが、図5(b)に示すように、直線を外挿することで、ΔT29-30=1℃の温度上昇のために要する時間Δt29-30を求めることができる。そして、過去数日分の温度上昇曲線について同様の処理を施す。 First, as shown in FIG. 4, a temperature rise curve as shown in FIG. 3 is divided into ΔTa−b (= 1 ° C.) (a and b are temperatures, ba = 1 ° C.) in a range of 29 to 45 ° C. The temperature rise curve is linearly approximated for each temperature range of ΔTa-b (= 1 ° C.) and the time Δta-b (a, b is the temperature, ba) required for the temperature to rise by ΔTa-b (= 1 ° C.) = 1 ° C). The rate of temperature rise in each temperature range is ΔTa−b / Δta−b of the slope of the straight line. For example, when the range of 44 to 45 ° C. is taken as an example, as shown in FIG. 5A, a time of Δt 44-45 is required for the temperature rise of ΔT 44-45 = 1 ° C. Accordingly, the rate of temperature rise in this range is 1 / Δt44-45. Although the time of 29 ° C. which is the starting point is unknown, as shown in FIG. 5B, the time Δt 29-30 required for the temperature rise of ΔT 29-30 = 1 ° C. is obtained by extrapolating a straight line. Can be requested. And the same process is performed about the temperature rise curve for the past several days.
続いて、それぞれのΔTa-b(=1℃)の温度範囲について、過去数日分のΔta-b及び直線近似した温度上昇曲線をそれぞれ平均する。例えば、過去2日分のΔta-bを平均する場合、44〜45℃の範囲を例にとると、aveΔt44-45は、Δt44-45(前日)とΔt44-45(前々日)とを足し合わせたものを2で除したものとなる。つまり、
aveΔt44-45=(Δt44-45(前日)+Δt44-45(前々日))/2
となる。また、直線近似した温度上昇曲線を平均したものは、図6に示すように、直線の傾きが昇温速度となるので、前日の昇温速度(傾き)と前々日の昇温速度(傾き)との中間の昇温速度(傾き)を有する線分となる。
Subsequently, for each temperature range of ΔTa−b (= 1 ° C.), Δta−b for the past several days and a temperature rise curve that is linearly approximated are averaged. For example, when averaging Δta-b for the past two days, taking the range of 44 to 45 ° C as an example, aveΔt44-45 is calculated by adding Δt44-45 (previous day) and Δt44-45 (previous day). The sum is divided by 2. That means
aveΔt44-45 = (Δt44-45 (previous day) + Δt44-45 (previous day)) / 2
It becomes. In addition, the average of the temperature rise curves approximated by a straight line is as shown in FIG. ) And a line segment having an intermediate temperature increase rate (slope).
そして、図7に示すように、それぞれの温度範囲で直線近似した温度上昇曲線を平均したものを、29〜45℃の範囲で連続して連結することにより平均温度上昇曲線を得る。なお、この平均温度上昇曲線は、線分を連結したものであり、厳密には曲線ではない。 And as shown in FIG. 7, the average temperature rise curve is obtained by connecting continuously the average of the temperature rise curve which carried out the linear approximation in each temperature range in the range of 29-45 degreeC. In addition, this average temperature rise curve connects the line segments, and is not strictly a curve.
−補正昇温パターン演算ステップ−
基準昇温パターンよりも蓄熱材12の各温度での昇温速度が小さくなるように補正した補正昇温パターンを求める。
-Corrected heating pattern calculation step-
A corrected temperature rising pattern corrected so that the temperature rising rate at each temperature of the
まず、温度上昇曲線或いは平均温度上昇曲線を29〜45℃の範囲でΔTa-b(=1℃)(a、bは温度、b-a=1℃)毎に分割し、それぞれのΔTa-b(=1℃)の温度範囲について直線近似すると共に温度がΔTa-b(=1℃)上昇するのに要する時間Δta-b(a、bは温度、b-a=1℃)を求める。ここでも、各温度範囲での昇温速度は直線の傾きのΔTa-b/Δta-bである。例えば、平均温度上昇曲線を用いた場合、44〜45℃の範囲を例にとると、ΔT44-45=1℃の温度上昇のためにaveΔt44-45の時間を要する。従って、この範囲での昇温速度は1/aveΔt44-45となる。 First, the temperature rise curve or the average temperature rise curve is divided into ΔTa−b (= 1 ° C.) (a and b are temperatures, ba = 1 ° C.) in the range of 29 to 45 ° C., and each ΔTa−b (= The temperature range of 1 ° C. is linearly approximated, and the time Δta-b (a and b are temperatures, ba = 1 ° C.) required for the temperature to rise by ΔTa-b (= 1 ° C.) is obtained. Again, the rate of temperature rise in each temperature range is ΔTa−b / Δta−b of the slope of the straight line. For example, when an average temperature rise curve is used, taking the range of 44 to 45 ° C. as an example, it takes aveΔt 44-45 time for temperature rise of ΔT 44 -45 = 1 ° C. Therefore, the rate of temperature rise in this range is 1 / aveΔt44-45.
続いて、それぞれのΔTa-b(=1℃)の温度範囲について、Δta-bに定数或いは変数を乗じて時間伸長し、それに基づいて平均温度上昇曲線を変換する。これは、換言すると、それぞれのΔTa-b(=1℃)の温度範囲について、昇温速度に定数或いは変数(Δta-bに乗ずる定数或いは変数の逆数)を乗じて減速することを意味する。例えば、平均温度上昇曲線を用いて、Δta-bに定数K(例えば、1.1)を乗じて時間伸長する場合、44〜45℃の範囲を例にとると、図8に示すように、aveΔt44-45がK・aveΔt44-45(K>1)に時間伸長される。従って、この範囲での昇温速度は1/(K・aveΔt44-45)に減速される。平均温度上昇曲線(線分)は、傾きが1/(K・aveΔt44-45)の緩いものに変換される。 Subsequently, with respect to each temperature range of ΔTa−b (= 1 ° C.), Δta−b is multiplied by a constant or a variable to extend the time, and based on this, the average temperature rise curve is converted. In other words, this means that, for each temperature range of ΔTa−b (= 1 ° C.), the rate of temperature increase is multiplied by a constant or a variable (a constant multiplied by Δta−b or the inverse of the variable) to decelerate. For example, using the average temperature rise curve, when Δta-b is multiplied by a constant K (for example, 1.1) for time extension, taking the range of 44 to 45 ° C. as an example, as shown in FIG. aveΔt44-45 is extended to K · aveΔt44-45 (K> 1) over time. Accordingly, the temperature increase rate in this range is reduced to 1 / (K · aveΔt44-45). The average temperature rise curve (line segment) is converted into a gentle one with a slope of 1 / (K · aveΔt44-45).
そして、図9に示すように、平均温度上昇曲線(線分)を変換した線分を、29〜45℃の範囲で連続して連結することにより昇温目標曲線、つまり、補正昇温パターンを得る。なお、この昇温目標曲線も、線分を連結したものであり、厳密には曲線ではない。 Then, as shown in FIG. 9, a line segment obtained by converting the average temperature rise curve (line segment) is continuously connected in a range of 29 to 45 ° C., thereby forming a temperature increase target curve, that is, a corrected temperature increase pattern. obtain. Note that this temperature increase target curve is also a line segment connected and is not strictly a curve.
−蓄熱開始時刻演算ステップ−
補正昇温パターンから蓄熱材12が目標温度に達するまでの時間を予測し、予め定められた蓄熱終了時刻、つまり、深夜電力供給終了時刻からその時間を逆算した時刻を蓄熱開始時刻として算出する。
-Thermal storage start time calculation step-
The time until the
上記の例を用いて具体的に説明すると、目標温度を45℃とした場合、蓄熱材12が29℃から45℃まで昇温するのに、時間がΣK・aveΔta-b(=K・aveΔt)だけかかる。深夜電力供給終了時刻(例えば午前7時)から上記時間を逆算した時刻が蓄熱開始時刻となる。
Specifically, using the above example, when the target temperature is 45 ° C., the time for the
深夜電力供給開始時刻と共に蓄熱材12の蓄熱を開始した場合、深夜電力供給終了時刻前に蓄熱が完了してしまうと、放熱するまでの間に蓄熱を維持するための余計な電力を使用しなければならないが、このように、深夜電力供給終了時刻から逆算して蓄熱を開始するようにし、深夜電力供給終了時刻に蓄熱が完了するようにしているので、かかる余計な電力の消費が防止される。
When heat storage of the
−蓄熱ステップ−
蓄熱開始時刻がきたとき、補正昇温パターンで蓄熱材12が昇温するように電気ヒータ11への通電をオンオフ制御する。
-Thermal storage step-
When the heat storage start time comes, the energization to the
図10(a)及び(b)に破線で示すように、基準昇温曲線、つまり基準昇温パターンで蓄熱材を昇温させる場合、電気ヒータは連続通電されるので、蓄熱材の温度低下はなく、蓄熱材の昇温パターンは、基準昇温パターンにほぼ一致して滑らかな曲線とはなる。これに対して、この蓄熱式床暖房システム10では、図10(a)及び(b)に実線で示すように、上記の場合より昇温速度が減速され、時間的余裕を持たせて蓄熱させるようにしており、電気ヒータ11はオンオフ制御で通電されるので、通電が断続的であり、通電オフ時には蓄熱材12の温度が下降するため、蓄熱材12の昇温パターンは、補正昇温パターンには沿うものの滑らかな曲線とはならない。例えば、上記の例で定数K=1.1の場合には、通電開始から終了までの90%が通電オンで10%が通電オフとなる。但し、これは、外気温度の変化がないような場合である。これに対し、外気温度が急激に低下した場合には、蓄熱材12を補正昇温パターンに従って昇温させるためには、外気温度の変化がない場合よりも多くの熱量が必要となるので、ほぼ100%が通電オンとなり、それによって加熱時間が補われて蓄熱材12が所定温度になるまで蓄熱がなされる。また、外気温度が急激に上昇した場合には、蓄熱材12を補正昇温パターンに従って昇温させるには、外気温度の変化がない場合ほども熱量を必要としないので、70〜80%が通電オンで20〜30%が通電オフとなり、それによって加熱時間が削られながらも蓄熱材12が所定温度になるまで蓄熱がなされる。このように外気温度に急激な低下や上昇が生じても、電気ヒータ11のオン時間が伸縮することによって蓄熱不足や蓄熱過剰の発生が防止される。
As shown by broken lines in FIGS. 10 (a) and 10 (b), when the heat storage material is heated with a reference temperature increase curve, that is, with a reference temperature increase pattern, the electric heater is energized continuously. In addition, the temperature rise pattern of the heat storage material is a smooth curve that substantially matches the reference temperature rise pattern. In contrast, in the regenerative
ところで、この蓄熱式床暖房システム10では、電気ヒータ11を連続通電することによる蓄熱材12の加熱が行われず、蓄熱材12への蓄熱が補正昇温パターンに従って行われるため、基準昇温パターンのデータを日々直接取得することはできない。そこで、この蓄熱式床暖房システム10では、図11に示すように、実際の蓄熱材12の昇温パターン(イ)から電気ヒータ11のオフ時の部分(ロ)及び電気ヒータ11のオン時の部分のうちオフ時に低下した温度に相当する温度を昇温させる部分(ハ)を除去して連続させたものを基準昇温パターンとして代用している。
By the way, in this heat storage type
なお、従来の電気ヒータを連続通電するシステムの場合には、目標温度に到達した後の温度の高い状態で電気ヒータのオンオフ制御がなされ、オフ時に放熱しての無駄となる熱が発生する。この蓄熱式床暖房システム10では、蓄熱材12への蓄熱時に電気ヒータ11をオンオフ制御するため、オフ時に放熱しての無駄となる熱が発生するが、かかる放熱は目標温度に至るまでの低温度域において生じるものである。従って、無駄となる熱量は従来のものほど多くはない。
In the case of a conventional system in which an electric heater is continuously energized, on / off control of the electric heater is performed at a high temperature after reaching the target temperature, and wasteful heat is generated by dissipating heat at the time of turning off. In this heat storage type
以上説明したように、本発明は、電気ヒータと、その電気ヒータにより加熱されて蓄熱する蓄熱材と、を備えた蓄熱式暖房システムについて有用である。 As described above, the present invention is useful for a heat storage type heating system including an electric heater and a heat storage material that stores heat by being heated by the electric heater.
10 蓄熱式床暖房システム
11 電気ヒータ
12 蓄熱材
13 通電制御部
14 配線
21 コンクリートスラブ
22 断熱材層
23 ワイヤメッシュ
24 モルタル層
25 床仕上材
DESCRIPTION OF
Claims (7)
上記電気ヒータにより加熱されて蓄熱する蓄熱材と、
上記電気ヒータの通電制御を行う通電制御部と、
を備え、
上記通電制御部は、上記電気ヒータを連続通電したときの上記蓄熱材の経時的な基準昇温パターンを各温度での昇温速度が小さくなるように補正した補正昇温パターンを求め、その補正昇温パターンで該蓄熱材が昇温するように上記電気ヒータへの通電をオンオフ制御する、蓄熱式暖房システム。 An electric heater;
A heat storage material that stores heat by being heated by the electric heater;
An energization control unit that controls energization of the electric heater;
With
The energization control unit obtains a corrected temperature increase pattern obtained by correcting the time-dependent reference temperature increase pattern of the heat storage material when the electric heater is continuously energized so that the temperature increase rate at each temperature is small, and the correction A regenerative heating system that performs on / off control of energization of the electric heater so that the heat storage material is heated in a temperature rising pattern.
上記通電制御部は、補正昇温パターンから上記蓄熱材が目標温度に達するまでの時間を予測し、予め定められた蓄熱終了時刻からその時間を逆算した時刻より上記電気ヒータのオンオフ制御を開始する、蓄熱式暖房システム。 In the regenerative heating system according to claim 1,
The energization control unit predicts a time until the heat storage material reaches a target temperature from the corrected temperature increase pattern, and starts on / off control of the electric heater from a time obtained by calculating back the time from a predetermined heat storage end time. , Regenerative heating system.
上記通電制御部は、過去の補正昇温パターンから上記電気ヒータのオフ時の部分及び該電気ヒータのオン時の部分のうちオフ時に低下した温度に相当する温度を昇温させる部分を除去して連続させたものを基準昇温パターンとする、蓄熱式暖房システム。 In the regenerative heating system according to claim 1,
The energization control unit removes, from the past corrected temperature increase pattern, a portion that raises the temperature corresponding to a temperature that has decreased when the electric heater is turned off from a portion when the electric heater is turned off and a portion when the electric heater is turned on. A regenerative heating system that uses a continuous pattern as a reference heating pattern.
上記通電制御部は、上記蓄熱材の過去の複数の昇温パターンの平均を基準昇温パターンとする、蓄熱式暖房システム。 In the regenerative heating system according to claim 1,
The energization control unit is a heat storage type heating system in which an average of a plurality of past temperature increase patterns of the heat storage material is used as a reference temperature increase pattern.
上記通電制御部は、基準昇温パターンにおける各温度での昇温速度に所定の定数又は変数を乗じたものを補正昇温パターンにおける該蓄熱材の対応する温度での昇温速度とする、蓄熱式暖房システム。 In the regenerative heating system according to claim 1,
The energization control unit is a heat storage unit that uses a temperature increase rate at each temperature in the reference temperature increase pattern multiplied by a predetermined constant or variable as a temperature increase rate at a temperature corresponding to the heat storage material in the corrected temperature increase pattern. Heating system.
床暖房用途に用いられる、蓄熱式暖房システム。 In the regenerative heating system according to claim 1,
A regenerative heating system used for floor heating applications.
上記電気ヒータを連続通電したときの上記蓄熱材の経時的な基準昇温パターンを決定するステップと、
上記基準昇温パターンを各温度での昇温速度が小さくなるように補正した補正昇温パターンを求めるステップと、
上記補正昇温パターンで上記蓄熱材が昇温するように上記電気ヒータへの通電をオンオフ制御するステップと、
を備えた蓄熱式暖房システムの制御方法。 A control method for a regenerative heating system comprising an electric heater and a heat storage material that is heated and stored by the electric heater,
Determining a reference temperature rise pattern over time of the heat storage material when the electric heater is energized continuously;
Obtaining a corrected temperature increase pattern obtained by correcting the reference temperature increase pattern so that the temperature increase rate at each temperature is small;
On / off controlling the energization of the electric heater so that the heat storage material is heated in the corrected temperature rising pattern;
A control method for a regenerative heating system.
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